Ideal siqib chiqaruvchi reaktorlar, ularning xarakteristik tenglamasi, modeli Reja

Aim.uz

Ideal siqib chiqaruvchi reaktorlar, ularning xarakteristik tenglamasi, modeli

Reja:

1. Ideal siqib chiqaruvchi reaktorlar

2. Reaktoming moddiy balansi

3. Differentsial hajm

Tayanch iboralar: Reaktorlar, kimyoviy-texnologik jarayonlar, tavsiflanishi, model, , xarakteristik tenglamasi.
Modellash—bu turli ob’ektlarni o‘rganish usullari bo‘lib, unda tadqiqotlar modellarda o‘tkaziladi, natijalar esa original nusxaga o‘tkaziladi. Model bu real ob’ektning aniq qonuniyatlar asosida kichraytirilgan(ba’zida kattalashtirilgan) nusxasidir. Lekin, real obekt haqida taqdim etilgan aniq bir tizim ham model bo‘lishi mumkin, bular: matematik tuzilmasi ko‘rinishida ifodalangan tenglamalar, jadvallar, grafiklar. Bunday modelni ko‘pincha ob’ektning matematik tafsifi yoki matematik modeli deb ataladi.

Matematik model — reaktordagi jarayonning birmuncha qisqartirilgan ko‘rinishi bo‘lib, real obektning muhim xususiyatlarini saqlab qolib uni matematik formada uzatadi. Matematik model qo‘yilgan masalaga qarab ob’ektning turli raqamdagi ko‘rinishlarini ifodalaydi.

Matematik model jarayonning miqdoriy yozuvini ifoda qiladi. Barcha matematik modellar simvolik va ikonografikka bo‘linadi.

Simvolik model (boshqachasiga tahlil) — bu matematik nisbat- larning mujassamligi bo‘lib, sistemaga kiruvchi texnologik oqimlar

(X), atrof-muhit parametrlari (V ), texnologik ( D ) va element-

laming tuzilishi (konstruktiv) parametri (K) omillariga bog‘liq ravishda sistemadan chiqayotgan texnologik oqimlaming fizik pa­rametrlari holatini aniqlashga imkon beradi.

KTTning alohida elementi uchun bu nisbatlar quyidagicha ifodalanishini avval ko‘rgandik:

V=f(X,V,A,K)

KTT matematik modeli elementlar modeli yig‘indisidan iborat. Bundan tashqari, elementlar o‘rtasidagi aloqalar tenglamalarini

ham o‘z ichiga oladi:

Ishlab chigarishda qaysidir bir texnologik parametr bo‘yicha cheklanish bo‘ladi va u matematik modelda hisobga olinadi:

Ikonografik matematik model — KTT faoliyati matematik modelin- ing grafik ko‘rinishi bo‘lib, sistema miqdoriy xarakteristikasini aniqlaydi- gan sifat xossalarini ifodalaydi yoki parametrlar va o‘zgaruvchilar funk- sional matematik nisbatlarini (simvolik modelga kiruvchi) yoki simvolik matematik model tenglamalari va axborot o‘zgaruvchilari o‘rtasidagi mantiqiy funksional aloqalami ifodalaydi.

Matematik ikonografik model uch guruhga bo‘hnadi: topologik model (grafalar), struktura blok-sxemalar va tarmoq modellar:

topologik modellar grafalar ko‘rinishida bo‘ladi, ya’ni bir necha nuqtalar (cho‘qqi yoki tugunlar) dan tashkil topgan figuralar.

Bu nuqtalaming ba’zilari to‘g‘risiniq yoki egri chiziqlar kesim- lari bilan tutashtirihshi mumkin. Agar bu chiziqlar yo‘nahshqa ega bo‘lsa yoy deb, ega bo‘lmasa qobirg‘alar deb ataladi. Ko‘p hollarda grafa cho‘qqilari elementlar, boshqalari esa elementlar o‘rtasidagi aloqalami ko‘rsatadi.

Operatorlar 1, 2, 4, 6, 7 va 9 larda massa sarfi o‘zgarmaydi (6.9-chizmada), shuning uchun grafada ular cho‘qqi!ari ko‘rsatilmaydi. Biroq modda manbalari (i) qa muvofiq moddalar

oqimi (S1 va Su grafada to‘ldiriladi

KTT (ammiak sintezi) umumiy sarfi bo‘yicha material oqim- lar grafasi: i - xom ashyo manbai; 2, 5, 8 - operator sxemadagi operatorlar raqamlariga mos cho‘qqilar raqami; SI va SII — mod­dalar oqimlari; ml- m6 — moddalar umumiy sarfida massalar oqimlari.

struktura blok sxemasi — bu ikonografik simvolik model bo‘lib, simvolik matematik modelga muvofiq keladi. Bunday sxe- mada har bir texnologik operator quyidagi ko‘rinishda ifodalaniladi (6.11-chizma):

Struktura sxema bloki va — kiruvchi va chiquvchi oqimlar

holat parametrlari vektori.

[K] — uzatish koeffitsientlari to‘plami (matritsa ko‘rinishida bo‘ladi).

Har bir blok texnologik operator matematik modelini ifoda etadi va shu blok uchun kiruvchi parametrlar vektorini chiquvchi parametrlar vektori bilan bog‘laydi.

KTTning blok sxemasi alohida bloklar yig‘indisi bo‘lib, blok- lararo aloqa (bog‘langan) esa tizim texnologik oqimlariga muvofiq parametrlar holati vektorlari bilan amalga oshiriladi.

v) tarmoq model — bu ikonografik model bo‘lib, KTTni loyiha- lash jarayonini tashkil etish, uni ishlatish va boshqarishni ifodalaydi.Bu kimyo korxonasini tashkil etishda ikkinchi darajadagi vazi- falar bolib, o‘zaro chambarchas bog‘langan kompleks holda echiladi.

KTT ko‘p o‘lchamli bo‘lgani uchun uslubiy va hisoblash xarak­teri bo‘yicha katta qiyinchilik tug‘diradi.

KTT faohyatini tahlil qilishda ma’lum texnologik topologiya bo‘yicha elementlaming matematik modelini to‘la hisoblashga to‘g‘ri keladi.

Hatto eHM uchun ham murakkab KTTning to‘la modelini oddiy hisobi ham katta qiyinchiliklar bilan bog‘liq va ko‘p vaqt ta- lab qiladi. Texnologik topologiyani altemativ variantlarini solishti- rishda matematik modellar ko‘p o‘lchamli tizimlarini optimal algo- ritm hisoblarini eHMda ishlab chiqish birinchi darajadagi vazifa hisoblanadi. ffisoblashlami optimal tashkil qilish, ayniqsa, KTT sintezi va optimallash bosqichlarida optimal strateqiyani tanlash juda muhimdir.

Optimal strateqiyani ishlab chiqishni engillatish uchun to- pologik modeldan foydalaniladi. KTTni tahlil etishda har bir ele­ment matematik modeli matritsa shakhda ishlatiladi.

Agar simvolik matematik modelda oqimlaming kirish va chiqish parametrlar o‘rtasidagi aloqa (bog‘lanish) chiziqli tenglamalarda yozilsa, matritsa shaklida esa har bir i element mod­eli quyidagicha ifodalanadi:

bunda, m—chiquvchi parametrlar soni, n — kiruvchi parametrlar soni; —chiquvchi o‘zgaruvchilar vektori; — kiruvchi o‘zgaruv- chilar vektori; — o‘zgartirish matritsasi (operatsion matritsa).

0’zgartirish matritsasi elementlari kiruvchi va chiquvchi pa­rametrlar orasidagi aloqa (bog‘lanish)ni aks ettiradi. 0’zgartirish matritsasi har bir kiruvchi o‘zgaruvchilami ko‘rsatuvchi ustunlardan va chiquvchi parametrlarni ko‘rsatuvchi chiziqlardan iborat.Bun­day aloqalar (bog‘lanishlar) turini tiklash (tuzish) matematik model tuzishdagi eksperimental tadqiqotlar natijalari asosida o‘tkaziladi.Operatsion matritsa koeffitsientlari qiymatlari esa matematik model tenglamalarini echish bilan olinadi.

To‘ldirgichli absorbsiya kolonnasi.

gaz fazasidagi A komponenti V komponent bi­lan absorbsiyalash jarayoni ko‘rsatilgan. Kiruvclii oqimlar Q — gazning massa sarfi, L — suyuqlik massa sarfi, — kiruvchi oqim

harakati. Xu Ig —aktiv komponent V ning kiruvchi suyuqlik oqimi-

dagi konsentratsiyasi, YA> i — A komponentning kiruvchi gaz

oqimidagi konsentratsiyasi, Xu sЫ — V komponentning chiquvchi

oqimidagi konsentratsiyasi, YAjchi — chiquvchi gaz oqimida A

komponent konsentratsiyasi.

Modelning bu shaklda ko‘rinishi kiruvchi parametrlar ma’lum bo‘lsa, chiquvchi parametrlami hisoblash imkonini beradi.

Biror grafadagi axborot simvoli modeldagiday matritsa shak- lida berilishi mumkin. Bu esa KTT tahlilda muhim ahamiyatga ega. Grafalar va matritsalar o‘rtasidagi bunday bog‘lanish KTTning matematik yozishda topologik usullami amaliy tatbiq etishni engil- lashtiradi.

Grafalar uchun tuzilgan matritsalar asosida xohlagan grafa cho‘qqilari boshqa cho‘qqilar bilan bog‘liqligini aniqlash, jarayonni miqdoriy tahlil qilish va KTTni optimal tahlil strategiyasini ishlab chiqish imkonini beradi. Bu esa KTT sintezi va optimallashdagi masalalarni ochichda ham qo‘l keladi.

Kimyoviy ishlab chiqarishni barpo etishda ilmiy asoslarni ishlab chiqish uchun KTTning bir necha sintezi prinsipi qo‘llanadi:

Dekompozision prinsip — funksional dekompozisiya usulini matematik shakllash. Ishlab chiqiladigan tizimning murakkabligi tufayli loyihachi berilgan masalani bir necha funksional tizimgacha ketma-ket dekompozisiyalaydi, so‘ngra bunday tizimchalar alohida apparatlar (elementlar) darajasigacha bo‘linadi.

KTTning borliq masalalarini echish bilan birga bir necha bosqichdagi masalalar echiladi va ular uchun apparaturalar tashkil qilish texnologik echimlari qidiriladi. Tizimchalaming texnologik topologiyasi turli variantlaridan sintezlanayotgan KTTning samara- dori tanlab ohnadi.

KTT sintezi evristik prinsipi — bu evristik intuitiv usulni matematik shakllash. Bunda texnologik loyihalashda eng qulayroq variant intuitiv tanlab olinadi. Bu esa loyihachi mutaxassisdan juda katta bilim va amaliy tajriba talab qiladi.

KTT sintezi integral-gipotetik prinsipi — sintezlanayotgan KTT gipotetik umumlashgan strukturasi tahUli va optimallashni ketma-ket ishlab chiqishdan iborat. Bu esa texnologik topologiya va apparatlaming barcha mumkin bo‘lgan altemativ variantlarining funksional birligini ifodalaydi.

KTT sintezi evolyutsion prinsipi — KTT texnologik to- pologiyasining oddiy boshlang‘ich variantini yaratishdan iborat bo‘lib, masalani boshlang‘ich erkin echishdan iborat. So‘ngra ap­paratlar modifikatsiyalanadi, texnologik bog‘liqliklar strukturasiga tuzatishlar kiritiladi (korreksiyalanadi) va yanqi variantning samarali ishlashi aniqlanadi. So‘ng jarayon optimal samaradorlik kriteriyasiga erishilguncha qayta-qayta tekshiriladi.

Texnologik aloqalar KTTni sintezlash va optimallash bosqichlarida ko‘plab alterna- tiv variantlami tanlash mumkin.SHu sababli texnologik aloqalam- ing maqbul variantlarini ko‘rib chiqishga to‘g‘ri keladi. Sxemaga jarayon elementlarini bog‘lashning namunaviy sxemasini ajratib olish mumkin. Uzluksiz ishlab chiqarish usulida quyidagicha tex­nologik aloqalar namunaviy (tip) xillari mavjud: a) ketma-ket;

parallel; v) qaytar (retsirkulyatsion); q) ketma-ket, aylanib o‘tuvchi (baypas), kesishuvchi (chorraha) va boshqalar:

Ketma-ket texnologik aloqa — bu reaktorlar kaskadi yoki ko‘p tokchali (tarelkali) reaktorlar bo‘lishi mumkin.

Agar ketma-ket ulangan reaktorlar hajmi o‘zaro teng bolsa, ya’ni ularda reagentlaming ta’sirlashish vaqti teng bolsa,- reaktorlar soni M quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:

M = tNVu

bunda, t— zaxira koeffitsienti; V— aralashma hajmi; N — reaktor

hajmi.

Ketma-ket aylanib o‘tuvchi (baypas) texnologik aloqa.

Rcaktorlami parallel ulash.

Bu reaktorlar kaskadi yoki bitta koptokchali (tarelkali) reaktor bo‘lishi mumkin. Xom ashyo ikki oqimga bo‘linadi. Birinchi oqim bosqiclilardan ketma-ket o‘tadi, ikkinchi oqim bosqiclilar o‘rtasiga beriladi. Adiabatik jarayonlarda bosqichlarda haroratni va muvo­zanatni ham optimal sharoitga muvofiqlashtirish imkoni yaratiladi

v) Parallel texnologik aloqa

Alohida reaktorlaming quwati va o‘tish darajasi o‘zgartirilmay KTTning quvvati va mahsuldorligini oshirish maqsadida parallel texnologik aloqa ishlatiladi. Agar barcha reaktor hajmi bir xil bo‘lsa, ularda o‘tish darajasi va aralashmaning bo‘lish vaqti bir xil bo‘ladi. Bunda reaktorlar soni tenglama bilan aniqlanadi. g) Qaytar texnologik (retsikl) aloqa . Bunda KTTning biror elementidan chiqayotgan oqim (V£)

o‘zidan oldingi biror elementdagi kiruvchi oqimga (V ) borib

qo‘shiladi.

Murakkab retsiklda mahsulotga aylanmagan va oraliq mahsulotlar jarayon boshiga qaytishi (mahsulot ajratib olingach) va bunday sikl sxemada bir necha bor qaytalanishi mumkin.

Qaytar texnologik aloqa (retsikl).

Murakkab retsikl

Bunday sxemalar, ayniqsa, qaytar jarayonlarda o‘tish darajasi ni oshirish, to‘g‘ri reaksiya tezligini oshirish, maqsadli reagentdan to‘la foydalanish imkonini beradi.

Retsikl selektivlikni oshirishga, reaksiya issiqhgini kiruvchi rc- agentlami isitishga va boshqalarga yordam beradi. Qaytar aloqalami xarakterlashda retsurkulyatsiya nisbatlari koeffitsienti:

d) chorraha (kesishuvchi) texnologik aloqa

CHorrahali texnologik aloqa.

Bunday aloqalar KTT da energiyadan samarali foydalanish uchun, .gazlami absorblash yoki reaksiyaga kiruvchi xom ashyoni reaksiya mahsuloti bilan qizdirish maqsadida qo‘llanadi.

KTTda kombinatsiyalangan texnologik aloqalar ham bo‘lishi mumkin.